ITMI20131995A1 - Dispositivo a rapporto di trasmissione variabile - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

DISPOSITIVO A RAPPORTO DI TRASMISSIONE VARIABILE

La presente invenzione ha per oggetto un dispositivo a rapporto di trasmissione variabile del tipo precisato nel preambolo della prima rivendicazione.

In particolare, l’invenzione concerne un particolare dispositivo atto a variare in modo continuo il rapporto di trasmissione senza soluzione di continuità tra due valori limite.

Come noto, i dispositivi a trasmissione variabile, commercialmente denominati con l’acronimo CVT, sono utilizzati per produrre, a partire da una velocità d’ingresso costante, una velocità di uscita variabile in continuo in funzione della coppia e, per la precisione, della copia resistente.

Un primo esempio di dispositivo a rapporto di trasmissione variabile in continuo prevede una trasmissione a cinghia trapezoidale in cui almeno una delle due pulegge è costituita da due elementi presentanti superfici di scorrimento coniche per le cinghie e reciprocamente mobili assialmente così da variare il rapporto di trasmissione effettiva in funzione della loro distanza assiale e, quindi, del punto di contatto della cinghia con le superfici di rotolamento.

Tali dispositivi, a causa d’ingombri elevati, basso range di variazione del rapporto di trasmissione e elevate usure, sono sempre più scarsamente usati. Pertanto, negli ultimi anni sono stati ideati e progettati dispositivi comprendenti un sistema toroidale comprendente un solare definente una prima superficie di scorrimento; una corona definente una seconda superficie di scorrimento; satelliti atti a scorrere su dette superfici così da trasmettere il moto tra solare e corona; ed un apparato di regolazione atto a permettere a variare l’inclinazione dei satelliti e, quindi, il loro punto di contatto con le superfici così da modificare il rapporto di trasmissione.

Un esempio di questi dispositivi è descritto nella domanda di brevetto US-A-2003/0087722.

Un altro tipo di dispositivo a rapporto di trasmissione variabile è descritto nella domanda PCT WO-A-2002088573A2 in cui i satelliti sono sfere aventi asse di rotazione inclinabile così da variare i punti di contatto con il solare e la corona e, di conseguenza, il rapporto di trasmissione del dispositivo.

Un ulteriore esempio è descritto in nel brevetto US-B-6461268 presentante satelliti costituiti da sfere atte a rotolare sulle superfici interne definite da due coppie di porzioni di calotte sferiche. In questo caso la variazione della trasmissione è ottenuta connettendo ciascuna coppia di dette porzioni a un meccanismo di movimentazione che, realizzando una traslazione reciproca tra le porzioni, varia i punti di contatto della sfera su dette superfici interne e, quindi, il rapporto di trasmissione.

La tecnica nota sopra citata presenta alcuni importanti inconvenienti.

Un primo importante inconveniente è identificabile nel fatto che i dispositivi noti sono caratterizzati dalla possibilità di variare il rapporto di trasmissione solo in un piccolo range.

Un altro inconveniente è rappresentato dall’elevata complessità costruttiva dei dispositivi noti e, quindi, dalla non elevata affidabilità degli stessi.

Tale aspetto è evidente nei documenti citati WO-A-2002088573A2 e US-B-6461268 che illustrano complessi meccanismi per la variazione della trasmissione.

Un ulteriore inconveniente è costituito dal fatto è che i dispostivi noti sono invertenti, ossia caratterizzati da un moto di uscita di verso opposto a quello d’ingresso.

Tale problema è evidente nel caso di applicazione del dispositivo ad una bicicletta dove l’eventuale inversione del moto imporrebbe una pedalata di verso opposto ed innaturale e, quindi, impone l’adozione di altri meccanismi d’inversione del moto che complicano ulteriormente questi dispositivi.

In questa situazione il compito tecnico alla base della presente invenzione è ideare un dispositivo a rapporto di trasmissione variabile in grado di ovviare sostanzialmente agli inconvenienti citati.

Nell'ambito di detto compito tecnico è un importante scopo dell'invenzione avere un dispositivo a rapporto di trasmissione variabile, opportunamente non invertente, e avente un range di variabilità del rapporto di trasmissione particolarmente elevato.

Un altro importante scopo dell'invenzione è mettere a punto un dispositivo a rapporto di trasmissione variabile caratterizzato da una maggiore semplicità costruttiva ed incrementata affidabilità.

Il compito tecnico e gli scopi specificati sono raggiunti da un dispositivo a rapporto di trasmissione variabile come rivendicato nella annessa Rivendicazione 1.

Esecuzioni preferite sono evidenziate nelle sottorivendicazioni.

Le caratteristiche ed i vantaggi dell’invenzione sono di seguito chiariti dalla descrizione dettagliata di un’esecuzione preferita dell’invenzione, con riferimento agli uniti disegni, nei quali:

la Fig. 1 mostra una sezione del dispositivo a rapporto di trasmissione variabile secondo l'invenzione;

la Fig. 2 illustra una vista in spaccato del dispositivo a rapporto di trasmissione variabile;

la Fig. 3 evidenzia un assieme del dispositivo a rapporto di trasmissione variabile secondo l'invenzione;

la Fig. 4 presenta l’assieme di Fig.3 in una differente configurazione;

la Fig. 5 è presenta l’assieme di Fig. 3 in un’ulteriore configurazione; e la Fig. 6 riporta uno schema delle forze su un particolare del dispositivo a rapporto di trasmissione variabile secondo l'invenzione.

Con riferimento alle Figure citate, il dispositivo a rapporto di trasmissione variabile secondo l'invenzione è globalmente indicato con il numero 1.

Esso, come illustrato in Fig. 1, è atto ad essere interposto tra una sorgente 1a del moto, ad esempio un motore a combustione, un motore elettrico, pale di un impianto eolico, trasmissione di una bicicletta, ed un’uscita 1b, ad esempio le ruote di un veicolo, un generatore elettrico, con lo scopo di variare in continuo il rapporto di trasmissione attraverso un controllo in coppia, ossia di variare il rapporto di trasmissione tra sorgente 1a ed uscita 1b in funzione della coppia applicata al dispositivo1 dalla sorgente 1a e/o dall’uscita 1b.

Il dispositivo a rapporto di trasmissione variabile 1 comprende un epicicloidale 10 definente un asse di rotazione 10a e atto a variare in continuo il rapporto di trasmissione in funzione della coppia applicata al dispositivo a rapporto di trasmissione variabile 1; e, opportunamente, un epicicloidale supplementare 20 atto a funzionalmente frapporsi tra l’epicicloidale 10 e l’uscita 1b o la sorgente 1a ampliando il range di variazione del rapporto di trasmissione del dispositivo a rapporto di trasmissione variabile 1.

Aggiuntivamente, il dispositivo a rapporto di trasmissione variabile 1 può prevedere un involucro 30 definente una camera di alloggiamento per gli epicicloidali 10 e 20; ed un albero centrale 40 estendentesi sostanzialmente lungo l’asse 10a ed atto a sostenere gli epicicloidali 10 e 20 ed a protrudere dall’involucro 30 permettendo di vincolare il dispositivo 1 ad una struttura esterna.

L’epicicloidale 10 comprende almeno uno o più satelliti 11; un portasatellite 12 atto a sostenere il satellite 11 e definente almeno un asse del portasatellite 12a; un solare 13 definente una superficie interna di rotolamento 13a per il satellite 11; ed una corona 14 definente una superficie esterna di rotolamento 14a per il satellite 11. I detti termini sono comunemente utilizzati per la descrizione dei sistemi epicicloidali, di per loro noti.

Il portasatellite 12, il solare 13 e la corona 14 sono atti a ruotare intorno all’asse di rotazione 10a e, pertanto, l’epicicloidale 10 è provvisto di cuscinetti o altri componenti similari, per semplicità illustrati nella sola Fig. 1, atti a frapporsi tra l’albero centrale 40 e i detti elementi permettendo una reciproca rotazione.

La corona 14 è direttamente connessa alla sorgente 1a e costituisce l’ingresso del moto nell’epicicloidale 10 e, in particolare, nel dispositivo 1.

Essa comprende un organo di ingresso 14b del moto, costituito da una ruota dentata, una puleggia o altro elemento atto a ricevere il moto dalla sorgente 1a, ed un corpo principale 14c solidale all’organo di ingresso 14b, definente la superficie esterna 14a e, opportunamente, atto ad alloggiare al suo interno i satelliti 11, il portasatelliti 12 ed il solare 13.

Le superfici di rotolamento 14a e 13a sono rastremate equiversamente lungo l’asse di rotazione 10a così da presentare prossimali tra loro le sezioni, rispeto a un piano normale all’asse 10a, di minima estensione o di massima estensione. In particolare, le superfici 14a e 13a sono monotonicamente rastremate, più in particolare, rastremate monotonicamente con sezioni di massima estensione distali dall’ingresso 14b. Preferibilmente, le superfici 13a e 14a sono sostanzialmente coniche e, opportunamente, hanno primi e secondi angoli d’inclinazione, sotto definiti, sostanzialmente costanti.

Le superfici di rotolamento 13a e 14a definiscono, in corrispondenza sostanzialmente dei punti di contatto simultanei con i satelliti 11, angoli di inclinazione rispetto all’asse di rotazione 10a differenti tra loro. In altre parole, in ogni posizione che possono assumere, i satelliti sono in contatto con porzioni di superfici 13a e 14a di differenti inclinazioni reciproche. Più nei dettagli le due superfici di rotolamento 13a e 14a possono essere superfici coniche con diversi angoli d’inclinazione o rastremazione.

In dettaglio, il primo angolo d’inclinazione, ossia l’angolo definito dalla retta tangente alla superficie interna 13a nella posizione in esame, è inferiore al secondo angolo d’inclinazione, ossia l’angolo definito dalla retta tangente alla superficie esterna 14a nella detta posizione. In dettaglio, la differenza tra secondo angolo e primo angolo d’inclinazione è preferibilmente pressoché inferiore a 5° e, più in dettaglio, sostanzialmente inferiore a 3°. Preferibilmente, detta differenza è sostanzialmente inferiore a 1,5° e, più preferibilmente ancora, sostanzialmente compresa tra 0,2° e 1°.

Inoltre, il primo angolo d’inclinazione è preferibilmente inferiore a 40°, in particolare, compreso tra 20° e 5° e, più in particolare, sostanzialmente compreso tra 8° e 15°. Il secondo angolo d’inclinazione è preferibilmente inferiore a 40°, in particolare, compreso tra 22° e 5° e, più in particolare, compreso tra 8,5° e 15,5°.

Aggiuntivamente il solare 13 comprende, distale dall’organo di ingresso 14b, una superficie interna addizionale 13b definente un primo angolo d’inclinazione pressoché almeno pari al secondo angolo d’inclinazione della superficie esterna 14a e/o una superficie interna aggiuntiva 13c prossimale all’organo 14a e definente un primo angolo d’inclinazione pressoché inferiore al primo angolo d’inclinazione della superficie interna 14a.

In particolare, la superficie interna addizionale 13b definisce un primo angolo d’inclinazione sostanzialmente uguale al secondo angolo d’inclinazione della superficie esterna di rotolamento 14a risulti così pressoché parallela all’asse del portasatellite 12a.

Frapposto tra la superficie esterna 14a ed interna 13a, l’epicicloidale 10 presenta i portasatelliti 12 e, equamente angolarmente spaziati tra loro lungo la sezione normale, i satelliti 11. Preferibilmente, l’epicicloidale 10 presenta tre satelliti 11 aventi, tra loro, una distanza angolare sostanzialmente pari a 120°. Il portasatellite 12 comprende uno o più alberi 12b ciascuno dei quali atto a sostenere un satellite 11 ed a definire un asse del portasatellite 12a; un primo disco 12c prossimale all’ingresso 14a e un secondo disco 12d distale dalla sorgente 1a e prossimale all’epicicloidale supplementare 20.

L’asse del portasatellite 12a è inclinato rispetto all’asse di rotazione 10a, in particolare, presenta, rispetto a detto asse di rotazione 10a, un’inclinazione sostanzialmente compresa tra il primo ed il secondo angolo d’inclinazione delle superfici 13a e 14a. Più in particolare, l’asse del portasatellite 12a è pressoché parallelo ad una delle superfici di rotolamento 13a e 14a e, più in particolare, sostanzialmente parallelo alla superficie esterna di rotolamento 14a.

I dischi 12c e 12d sono solidali agli alberi 12b ed incernierati all’albero 40 permettendo al portasatelliti 12 di ruotare intorno all’asse di rotazione 10a e ai satelliti 11 di compiere un moto di rivoluzione intorno all’asse 10a .

I satelliti 11 sono vincolati labilmente agli alberi 12b così da ruotare rispetto ad essi intorno, preferibilmente, all’asse del portasatellite 12a e traslare passivamente rispetto agli stessi alberi 12b lungo l’asse del portasatellite 12a variando la propria distanza dall’asse di rotazione 10a e i punti di contatto con le superfici 13a e 14a. Tale variazione avviene a causa di una variazione di coppia all’epicicloidale 10. In dettaglio, con il termine passivamente s’identifica che i satelliti 11 sono atti a scorrere lungo l’asse del portasatellite 12a esclusivamente in seguito ad una variazione della coppia applicata al dispositivo 1 e, pertanto, senza essere movimentati da pistoni, attuatori o altri elementi motori attivi atti a comandare detta traslazione, ma potendo tuttavia essere vincolati ad elementi elastici e simili.

Al fine di regolare passivamente la posizione dei satelliti 11 lungo l’asse del portasatellite 12a, l’epicicloidale 10 comprende, associato a ogni satellite 11, un elemento equilibrante 15 passivo e atto a esercitare sul satellite 11 una forza di spinta parallela all’asse prevalente del portasatellite 12a in funzione della posizione del satellite 11 lungo l’asse del portasatellite 12a.

L’elemento equilibrante 15 comprende una molla frapposta tra un satellite 11 e uno dei dischi 12c e 12d, avvolgente l’albero 12b così da esercitare detta forza di spinta. Preferibilmente, esso comprende una molla a compressione atta a funzionalmente connettere un satellite 11 al secondo disco 12d.

Inoltre, l’epicicloidale 10 comprende un regolatore in coppia 16 (Figg. 3-5) atto a variare la distanza tra le superfici di rotolamento 13a e 14a e, quindi tra solare 13 e corona 14 garantendo il contatto dei satelliti 11 sulle superfici di rotolamento 13a e 14a.

Il regolatore di coppia 16 è atto a comandare, in funzione di una variazione della coppia applicata all’epicicloidale 10, una traslazione reciproca, lungo l’asse 10a, tra solare 13 e corona 14 e, in dettaglio, una traslazione del solare 13 mantenendo pressoché assialmente ferma la corona 14.

Preferibilmente, esso è pressoché totalmente alloggiato in una sede ricavata sul solare 13.

Il regolatore 16, pertanto, comprende un primo piatto 16a solidale al solare 13 ed atto a ruotare e scorrere rispetto all’albero centrale 40 intorno all’asse 10a; un secondo piatto 16b solidale all’albero centrale 40 ed atto ad impegnarsi al primo piatto 16a trasformando una rotazione relativa tra i piatti 16a e 16b in una traslazione reciproca degli stessi piatti 16a e 16b; e, in alcuni casi, un carter 16c atto a sostanzialmente racchiudere al suo interno i piatti 16a e 16b.

Opportunamente, il carter 16c è frapposto tra i patti 16a e 16b ed il solare 13 e, in particolare, vincolato solidalmente sia al primo piatto 16a sia al solare 13 e follemente al secondo piatto 16b ed all’albero 40 così da scorrere e traslare rispetto ad essi.

I piatti 16a e 16b presentano, pertanto, facce di contatto 16d reciproco controsagomate tra loro così da impegnarsi tra loro e, attraverso una loro rotazione relativa, opportunamente intorno all’asse 10a, trasformare una coppia agente sul primo piatto 16a in una forza di traslazione lungo l’asse di rotazione 10a agente sullo stesso primo piatto 16a e, quindi, sul solare 13 (Figg. 3 e 4). Dette facce di contatto 16d presentano pertanto un profilo elicoidale, opportunamente continuo, atto a definire un coefficiente di correlazione tra forza assiale, ossia parallela all’asse 10a ed esercitata dal regolatore 16 sul solare 13, e coppia agente sul solare 13 e, quindi, sul primo piatto 16a sostanzialmente inferiore a 1000 N/Nm e, opportunamente, sostanzialmente compreso tra 100-400 N/Nm. In dettaglio, il profilo elicoidale delle facce 16d definisce un passo, calcolato come rapporto tra coefficiente di correlazione e 2π, lungo l’asse 10a pressoché pari a 17 mm.

Al fine di ridurre l’attrito tra i piatti 16a e 16b, il regolatore di coppia 16 può presentare i piatti 16a e 16b reciprocamente disassati rispetto all’asse di rotazione 10a così da ridurre l’attrito tra le facce di contatto 16d. In particolare, il disassamento tra i piatti 16a e 16b è sostanzialmente inferiore a 2 mm.

In alternativa o in aggiunta, il regolatore 16 comprende un riduttore di attrito, preferibilmente comprendente una pluralità di fogli metallici sostanzialmente controsagomati alle facce di contatto 16d, interposto tra i piatti 16a e 16b così da ridurre l’attrito tra le facce 16d.

Infine, l’epicicloidale 10 può prevedere un regolatore supplementare in coppia 17 atto a permettere all’operatore di comandare una traslazione reciproca tra solare 13 e corona 14 lungo l’asse di rotazione 10a e, quindi di variare, il rapporto di trasmissione, come in seguito dettagliatamente descritto; ed un comando esterno 18 atto a permettere all’operatore di comandare il regolatore supplementare 17.

Il regolatore supplementare 17, illustrato nelle Figg. 3-5, comprende un primo piatto supplementare 17a ed un secondo piatto supplementare 17b atti a impegnarsi reciprocamente così da trasformare la rotazione relativa tra di essi in uno spostamento lungo l’asse 10a tra gli stessi piatti; un corpo elastico 17c, preferibilmente una molla a tazza o a compressione avvolta intorno all’albero 40, frapposta tra il secondo piatto supplementare 17b ed il solare 13 e, in particolare, il carter 16c così da trasformare la traslazione assiale tra i piatti supplementari 17a e 17b in una forza parallela all’asse 10a sul solare 13.

Il primo piatto supplementare 17a è solidale all’albero 40, mentre il secondo piatto supplementare 17b è folle rispetto all’albero 40 così da ruotare e traslare rispetto al primo piatto supplementare 17a.

Al fine di trasformare la rotazione relativa tra i piatti supplementari 17a e 17b in una loro reciproca traslazione e, in particolare, una rotazione del secondo piatto supplementare 17b rispetto al primo piatto 17a in una traslazione dello stesso secondo piatto supplementare 17b rispetto al primo piatto 17a (Figg. 3 e 5). I piatti supplementari 17a e 17b presentano superfici di contatto reciproco 17d aventi sviluppo a dente di sega o, in alternativa, elicoidale analogo a quello delle facce di contatto 16d dei piatti 16a e 16b.

Aggiuntivamente, il regolatore supplementare in coppia 17 comprende un cuscinetto reggispinta 17e o altro elemento similare atto a permettere una rotazione del carter 16c e, in particolare, del solare 13 rispetto al corpo elastico 17c; e, in alcuni casi, una battuta 17f folle rispetto all’albero 40, assialmente mobile rispetto al secondo piatto supplementare 17b e frapposta tra cuscinetto 17e e corpo elastico 17c definendo così una superficie di spinta per il corpo 17c e, quindi, evitando al corpo elastico 17c di interferire con il cuscinetto reggispinta 17e.

Il comando esterno 18 è atto a permettere all’operatore di comandare una rotazione relativa tra i piatti supplementare 17a e 17b e, in particolare, una rotazione del secondo piatto supplementare 17b rispetto al primo piatto supplementare 17a.

Esso, come illustrato in Fig. 1, comprende un braccio 18a solidale ad uno dei piatti supplementari 17a e 17b e, in particolare, al secondo piatto 17b; ed un tirante 18b presentante un estremo solidale al braccio 18a così che l’operatore sia abile a comandare la rotazione del braccio 18a e, quindi, del piatto 17b attraverso il tirante 18b.

In particolare, il braccio 18a presenta una superficie/canale di appoggio 18c arcuata rispetto all’asse 10a alla quale è vincolato un estremo del tirante 18b e lungo cui è, almeno parzialmente adagiato, il tirante 18b, così che esso scorra sulla superficie 18c di esso quando azionato dall’operatore. Preferibilmente, la superficie di appoggio 18c è circolare e, più preferibilmente, identificabile in un settore di cilindro di asse sostanzialmente coincidente all’asse di rotazione 10a. Aggiuntivamente, il comando esterno 18 può prevedere una molla a compressione, preferibilmente alternativamente alla molla 17c, atta a trasformare la traslazione del tirante 18b in una forza agente sul braccio 18a e/o una molla a torsione frapposta tra il braccio 18a ed il secondo piatto 17b così da trasformare la traslazione del tirante 18b e, quindi, la rotazione del braccio 18a in una coppia agente sul secondo piatto supplementare 17b.

Funzionalmente connesso all’epicicloidale 10, i l dispositivo a rapporto di trasmissione variabile 1 presenta un epicicloidale supplementare 20, preferibilmente a rapporto di trasmissione fisso, atto a ricevere il moto dall’epicicloidale 10 e trasmettendolo all’uscita 1b.

L’epicicloidale supplementare 20, come mostrato nelle Figg. 1 e 2, presenta asse sostanzialmente coincidente all’asse di rotazione 10a e comprende uno o più satelliti supplementari 21, un portasatellite supplementare 22 atto a sostenere i satelliti supplementari 21 e definente, per ciascun satellite supplementare 21, un asse supplementare di rotazione 22a, preferibilmente sostanzialmente parallelo all’asse di rotazione 10a; un solare supplementare 23 atto ad essere connesso solidalmente all’uscita 1b, ed una corona supplementare 24.

In dettaglio, il solare supplementare 23 è solidale all’involucro 30 che, a sua volta, è solidale all’uscita 1b permettendo così un passaggio di moto dal solare supplementare 23 all’uscita 1b.

Al fine di avere un moto in uscita ed in ingresso nel dispositivo 1 concordi tra loro, l’epicicloidale supplementare 20 presenta la corona supplementare 24 solidale alla corona 14 in corrispondenza della sezione di massima estensione e il portasatelliti supplementare 22 solidale al portasatelliti 12 in corrispondenza del secondo disco 12d.

Il portasatelliti supplementare 22, il solare supplementare 23 e la corona supplementare 24 sono atti a ruotare intorno ad un asse pressoché parallelo e, preferibilmente, sostanzialmente coincidente all’asse di rotazione 10a.

Il portasatellite supplementare 22 comprende alberi supplementari 22b ciascuno dei quali atto a sostenere un satellite supplementare 21 e definente, per lo stesso satellite 21, un asse supplementare 22a; cuscinetti supplementari o altri elementi similari frapposti atti ai satelliti supplementari 21 di esclusivamente ruotare rispetto agli alberi supplementari 22b ; ed un anello solidale agli alberi supplementari 22b ed al secondo disco 12d. In alternativa, gli alberi 22b sono direttamente vincolati solidalmente al secondo disco 12d. Infine, i satelliti supplementari 21 sono identificabili in ruote dentate, e il solare supplementare 23 e la corona supplementare 24 presentano una dentatura, rispettivamente interna ed esterna, d’impegno ai satelliti supplementari 21.

Il funzionamento di un dispositivo a rapporto di trasmissione variabile, sopra descritto in senso strutturale, è il seguente.

Quando le coppie e velocità applicate al dispositivo a rapporto di trasmissione variabile 1 e, quindi, all’epicicloidale 10 da sorgente 1a e uscita 1b sono sostanzialmente costanti, il dispositivo a rapporto di trasmissione variabile 1 e l’epicicloidale 10 si trovano in una condizione d’equilibrio.

In questa condizione, le corone 14 e 24, mosse dalla coppia trasmessa dalla sorgente 1a all’ingresso 14b, ruotano solidalmente intorno all’asse di rotazione 10a. Questa rotazione, a causa del contatto di puro rotolamento tra superficie esterna di rotolamento 14a e satelliti 11, impone ai satelliti 11 una rotazione intorno all’asse prevalente del portasatellite 12a e, di conseguenza, sia un moto di rivoluzione dei satelliti 11 sia una rotazione del portasatelliti 12 intorno all’asse di rotazione 10a.

I satelliti 11, essendo in contatto, opportunamente in rotolamento puro, con la superficie interna 13a, trasmettono al solare 13 e al primo piatto 16a una coppia che, grazie all’attrito tra le facce 16d, è contrastata dal regolatore di coppia 16 che lascia fermo il solare 13 in direzione rotazionale e traslazionale. Si evidenzia, inoltre, che nella condizione di equilibrio i satelliti 11 non traslano lungo l’asse del portasatellite 12a grazie agli elementi di richiamo 15 che esercitano sui satelliti 11 una forza di spinta annullante la risultante delle reazioni normali delle superfici 13a e 14a sui satelliti 11 (Fig.6).

In dettaglio, la reazione normale R1della superficie interna di rotolamento 13a, a causa della differente inclinazione della superficie interna 13a rispetto a quella esterna 14a ed all’asse del portasatellite 12a, comprende una prima componente R1n, sostanzialmente perpendicolare all’asse del portasatellite 12a e, quindi, alla superficie esterna 14a, annullata dalla reazione normale R2della superficie esterna di rotolamento 14a ed una seconda componente R1a, sostanzialmente parallela all’asse del portasatellite 12a, annullata dalla forza di spinta Fsdel richiamo 15 sul satellite 11.

Il moto, essendo solidali tra loro le due corone 14 e 24 ed i due portasatelliti 12 e 22, passa dall’epicicloidale 10 all’epicicloidale supplementare 20 senza invertire il proprio verso.

Infatti, a causa di tali vincoli solidali, la corona supplementare 24 ed il portasatelliti supplementare 22 ruotano intorno all’asse di rotazione 10a imponendo un moto di rivoluzione dei satelliti supplementari 21. Questo moto di rivoluzione impone ai satelliti supplementari 21 di ruotare intorno all’asse supplementare 22a causando la rotazione intorno all’asse 10a del solare supplementare 23 che trasmette così il moto all’uscita 1b.

Quando, a causa di una variazione della coppia applicata dalla sorgente 1a e/o dall’uscita 1b al dispositivo 1, il dispositivo 1 e, per la precisione, l’epicicloidale 10 variano in continuo il rapporto di trasmissione si ha una condizione transitoria fino al raggiungimento di una nuova condizione di equilibrio, in cui alla sorgente 1a si ha sostanzialmente la stessa velocità e la stessa coppia che si avevano prima della variazione della coppia.

Ad esempio, supponiamo di avere un aumento di coppia all’uscita 1b.

In questo caso, l’aumento di coppia all’uscita 1b determina una proporzionale variazione di coppia negli epicicloidali 10 e 20 e, in particolare, un aumento di coppia nel solare 13, nella corona 14 causando così uno stato di squilibrio nelle forze agenti sui satelliti 11.

Infatti, la variazione di coppia nel solare 13 si trasmette al primo piatto 16a che è così soggetto ad una coppia non più equilibrata dalla forza assiale agente tra le facce di contatto 16d. Pertanto, il primo piatto 16a ruota rispetto al secondo piatto 16b (evidenziato nelle Figg. 3 e 4) e, grazie al profilo elicoidale delle facce 16d, subisce uno scorrimento lungo l’asse 10a generando, lungo l’asse di rotazione 10a, una forza assiale che tende ad approssimare il solare 13 alla corona 14.

L’azione della forza assiale sul solare 13 determina un aumento della reazione normale R1della superficie interna di rotolamento 13a sui satelliti 11 e, per la precisione, un aumento della seconda componente R1ache diventa così maggiore della forza di spinta Fsdel richiamo 15 generando detto stato di squilibrio nelle forze agenti sui satelliti 11.

In virtù dello squilibrio, i satelliti 11 scorrono lungo i bracci 12b verso il secondo disco 12d determinando, man mano che i satelliti 11 avanzano, una diminuzione del rapporto di trasmissione del dispositivo 1 e, di conseguenza, un incremento della coppia espressa, attraverso il dispositivo a rapporto di trasmissione variabile 1, dalla sorgente 1a fino a che detta coppia espressa eguaglia sostanzialmente la nuova coppia applicata dall’uscita 1b e la forza di spinta Fsaumenta fino ad eguagliare la seconda componente R1adella reazione normale R1della superficie interna 13a.

Contemporaneamente allo scorrimento dei satelliti 11 lungo i bracci 12b, la rotazione del primo piatto 16a rispetto al secondo piatto 16b, grazie a detti profili elicoidali, comanda l’avanzamento del solare 13 lungo l’asse di rotazione 10a e, quindi, una variazione della distanza tra le superfici di rotolamento 13a e 14a garantendo così ai satelliti 11 il contatto su entrambe le superfici 13a e 14a durante lo scorrimento dei satelliti 11 sui bracci 12b.

L’avanzamento del solare 13 permette al primo piatto 16a di eseguire una rototraslazione in allontanamento dal secondo piatto 16b.

In conclusione, al termine del transitorio, il dispositivo 1 raggiunge una nuova condizione di equilibrio in cui i satelliti 11 sono traslati lungo l’asse 12a determinando una nuova coppia sul solare 13 che, a sua volta, è traslato lungo l’asse 10a permettendo al regolatore in coppia 16 di variare la coppia trasmessa al solare 13 equilibrando la nuova coppia trasmessa dai satelliti 11 al solare 13 che, quindi, rimane fermo una volta raggiunta questa condizione. In questa condizione, il dispositivo a rapporto di trasmissione variabile 1 presenta, alla sorgente 1a, una coppia ed una velocità sostanzialmente uguali a quelli prima della variazione di coppia e, all’uscita 1b, una nuova coppia e, in particolare, una nuova velocità che, nell’esempio sopra riportato, è diminuita. L’invenzione consente importanti vantaggi.

Un primo importante vantaggio del dispositivo a rapporto di trasmissione variabile 1 è identificabile nel fatto che esso, grazie all’innovativo epicicloidale, presenta un rapporto di trasmissione variabile in un ampio intervallo.

Tale aspetto è ulteriormente incrementato dalla presenza dell’epicicloidale supplementare 20 che permette di ottenere un rapporto di trasmissione variabile tra 0.14 e 0.52. in particolare, la particolare configurazione del dispositivo 1 permette di avere un rapporto di trasmissione massimo pari a 4 volte quello minimo.

Un altro vantaggio è dato dal fatto che, grazie al particolare collegamento tra gli epicicloidali 10 e 20, il dispositivo a rapporto di trasmissione variabile 1 è non invertente e, quindi, non necessitante di ulteriore cinematismi per far rendere il moto della sorgente 1a e dell’uscita 1b concordi.

Un vantaggio è dato dalla presenza della superficie interna addizionale 13b che impedisce di avere uno spostamento del solare 13 e, quindi, del primo piatto 16a rispetto al secondo piatto 16b superiore al passo del profilo elicoidale delle facce di contatto 16d e, quindi, non gestibile dal regolatore in coppia 16.

Infatti, un eccessivo aumento della reazione della superficie interna 13a causa una traslazione dei satelliti 11 portandoli a scorrere sulla superficie addizionale 13b. In questa posizione, la superficie addizionale 13b, essendo pressoché parallela alla superficie esterna 14a ed all’asse 12a, determina sui satelliti 11 una reazione normale priva di seconda componente non capace di comandare un’ulteriore traslazione dei satelliti 11 e, quindi, definente un punto di massimo allontanamento tra i piatti 16a e 16b inferiore al passo delle facce 16d.

Un importante vantaggio è dato dal fatto che, variando la geometria delle superfici di rotolamento 13a e 14a, mantenendole sempre monotonicamente ed equiversamente rastremate, è possibile variare la curva di variazione del rapporto di trasmissione in funzione della coppia e, quindi, di adattarla alle peculiari condizioni di applicazione del dispositivo a rapporto di trasmissione variabile 1.

Un vantaggio è dato dai valori degli angoli d’inclinazione delle superfici di rotolamento 13a e 14a che permettono di regolare in maniera ottimale le forze agenti sul regolatore in coppia 16 e sui satelliti 11.

In particolare, tale riduzione dei carichi assiali, ossia parallela all’asse 10a sui componenti del dispositivo a rapporto di trasmissione variabile 1 è garantita da una differenza tra secondo angolo e primo angolo d’inclinazione inferiore a 3° e, in misura ancora maggiore, sostanzialmente pari a 1,5°.

Un importante vantaggio è dato dall’avere l’asse del portasatellite 12a parallelo alla superficie esterna di rotolamento 14a che permette di modificare il rapporto di trasmissione attraverso una traslazione del solo solare e, quindi, di realizzare il suddetto accoppiamento tra gli epicicloidali 10 e 20.

Un altro vantaggio dato da tale aspetto è quindi, identificabile nel fatto che il regolatore, dovendo agire esclusivamente sul solare 13 è alloggiabile al suo interno limitando così gli ingombri del dispositivo 1.

Un ulteriore vantaggio è dato dal regolare supplementare in coppia 17 che permette ad un operatore di regolare il funzionamento del dispositivo a rapporto di trasmissione variabile 1.

Infatti, l’operatore, comandando la rotazione dell’elemento di comando 18a e, quindi, del secondo piatto supplementare 17b, determina uno spostamento assiale dello stesso secondo piatto supplementare 17b che, comprimendo il corpo elastico 17c, impone al solare 13 una forza sostanzialmente parallela all’asse 10a che aumenta o diminuisce la reazione normale della superficie interna 13a influenzando così il rapporto di trasmissione del dispositivo 1.

Un non secondario vantaggio del dispositivo 1 è rappresentato dalla semplicità costruttiva rispetto ai dispositivi noti.

L’invenzione è suscettibile di varianti rientranti nell’ambito del concetto inventivo. Tutti gli elementi descritti e rivendicati sono sostituibili da elementi equivalenti ed i dettagli, i materiali, le forme e le dimensioni possono essere qualsiasi.

Claims (1)

1. RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo a rapporto di trasmissione variabile (1) comprendente un epicicloidale (10) definente un asse di rotazione (10a), atto a variare in continuo il rapporto di trasmissione e comprendente almeno un satellite (11); un portasatellite (12) definente almeno un asse del portasatellite (12a) ed atto a sostenere detto almeno un satellite (11); un solare (13) definente una superficie interna di rotolamento (13a) per detto almeno un satellite; una corona (14) definente una superficie esterna di rotolamento (14a) per detto almeno un satellite (11); un regolatore in coppia (16) atto a comandare una traslazione reciproca tra dette superfici di rotolamento (13a, 14a) in funzione di una variazione di coppia applicata a detto epicicloidale (10); detto dispositivo a rapporto di trasmissione variabile (1) essendo caratterizzato dal fatto che dette superfici di rotolamento (13a, 14a) sono equiversamente rastremate lungo detto asse di rotazione (10); dal fatto che detta superficie interna di rotolamento (13a) e detta superficie esterna di rotolamento (14a) rispettivamente definiscono, sostanzialmente in corrispondenza dei punti di contatto simultanei con detto almeno un satellite (11) e rispetto a detto asse di rotazione (10a), un primo angolo di inclinazione ed un secondo angolo di inclinazione differente da detto primo angolo di inclinazione; dal fatto che detto asse del portasatellite (12a) è inclinato rispetto a detto asse di rotazione (10a) e dal fatto che, a causa di detta variazione di coppia, detto almeno un satellite (11) è atto a traslare passivamente rispetto a detto portasatellite (12) lungo detto asse del portasatellite (12a) variando la propria distanza da detto asse di rotazione (10a) e detti punti di contatto con dette superfici di rotolamento (13a, 14a) e, quindi, il rapporto di trasmissione di detto dispositivo a rapporto di trasmissione variabile 2. Dispositivo a rapporto di trasmissione variabile (1) secondo la rivendicazione 1, in cui dette superfici di rotolamento (13a, 14a) sono monotonicamente rastremate. 3. Dispositivo a rapporto di trasmissione variabile (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, In cui detto secondo angolo di inclinazione è sostanzialmente maggiore di detto primo angolo di inclinazione. 4. Dispositivo a rapporto di trasmissione variabile (1) secondo la rivendicazione precedente, in cui la differenza tra detto secondo angolo di inclinazione e detto primo angolo di inclinazione è sostanzialmente inferiore a 3°. 5. Dispositivo a rapporto di trasmissione variabile (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui detto asse del portasatellite (12a) presenta, rispetto a detto asse di rotazione (10a), un’inclinazione sostanzialmente compresa tra primo e secondo angolo d’inclinazione. 6. Dispositivo a rapporto di trasmissione variabile (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui detto epicicloidale (10) comprende, associato a detto almeno un satellite (11), un elemento equilibrante (15) atto ad esercitare su detto almeno un satellite (11) una forza di spinta sostanzialmente parallela a detto asse del portasatellite (12a) in funzione della posizione di detto satellite (11) lungo detto asse del portasatellite (12a). 7. Dispositivo a rapporto di trasmissione variabile (1) secondo la rivendicazione precedente, in cui detto elemento equilibrante (15) comprende una molla. 8. Dispositivo a rapporto di trasmissione variabile (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, comprendente un epicicloidale supplementare funzionalmente connesso a detto epicicloidale (10); in cui detto epicicloidale supplementare (20) comprende almeno un satellite supplementare (21), un portasatellite supplementare (22) atto a sostenere detto almeno un satellite supplementare (21) e definente, per detto almeno un satellite supplementare (21), un asse supplementari di rotazione (22a), un solare supplementare (23), ed una corona supplementare (24). 9. Dispositivo a rapporto di trasmissione variabile (1) secondo la rivendicazione precedente, in cui detta corona supplementare (24) è solidale a detta corona (14); ed in cui detto portasatelliti supplementare (22) è solidale a detto portasatelliti (12). 10. Dispositivo a rapporto di trasmissione variabile (1) secondo una o più delle rivendicazioni 8-9, in cui detto asse supplementare di rotazione (22a) è parallelo sostanzialmente a detto asse di rotazione (10a).